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图解USB协议之二 数据包分析

2013年03月19日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2406字 ⁄ 字号 评论关闭


 感谢朋友们对我发的上一个帖子《图解USB协议之一 枚举过程》的支持,虽然手头的项目比较忙,周末还是抽时间写了这个专题的第二篇,不能让大家失望啊,哈!
    本篇分析数据包,仍然使用“HD-USB12”USB协议分析仪采集分析数据。分两部分内容:首先和童鞋们一起简单复习一下USB协议中的相关知识,然后用“HD-USB12”USB协议分析仪采集几个实例进行分析。
    
一、协议知识
1)PID格式,详见图1

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                                                  (图1)
注:
a、 上图是从低位到高位
b、 高四位是低四位取反
c、 PID自校验
2)PID分类,详见图2
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                                                  (图2)

3)Token包格式(不包括SOF),详见图3

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                                  (图3)
 注:
a、 ADDR表示设备地址
b、 ENDP表示端点号
c、 CRC5表示设备地址及端点号的校验和

4)SOF包格式,详见图4 
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                                         (图4)
 注:
a、 FrameNumber表示帧号,1毫秒发送一帧
b、 CRC5表示FrameNumber的校验和

5)Data包格式,详见图5
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                                    (图5)

       注:
a、 DATA表示要传输的数据,全速USB的最大长度为1023Bytes,高速USB 的最大长度为     1024Bytes
b、 CRC16表示DATA的校验和

6)Handshake包格式,详见图6
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                 (图6)

二、USB传输包组(事务)实例分析
1)IN包组分类(懒得自己总结,直接从HD-USB12的数据包过滤功能截取),详见图7

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                 (图7)

2)IN包组分析(通过HD-USB12监控软件仅过滤出IN包组数据),详见图8

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                                             (图8)
a、Index[691]:表示主机向设备发送IN指令取数据,设备回应没数据;
b、Index[692 - 693]:表示主机向设备地址0(DEV = 00)端点0(EP = 80,  最高位表示传输方向)发送IN指令取数据,设备回应端点停止(STALL);
c、Index[701 - 703]:表示主机向设备地址0(DEV = 00)端点0(EP = 80,  
最高位表示传输方向)发送IN指令取数据,设备收到指令后向主机发送数据
    Index[702],主机正确收到数据后回应ACK
 d、Index[701]的内容,详见图9

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                                           (图9)
e、Index[702]的内容,详见图10

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                                              (图10)

f、Index[702]的数据发送时序,详见图11(只截取了部分,时序做的很漂亮,看着也很清晰)

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                                                 (图11)
注意时序图的Offset[0003]其传输的数据为FF,根据USB采用的传输编码(NRZI)前6位为1后插入1位0,因些第7位的传输要传输2位(01),其时间也占用两位的时间。(啊啊!有时序功能就是清楚,时序还有其它用途以后分解)

3)OUT包组分类,详见图12(直接从HD-USB12的数据包过滤功能截取)

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                  (图12)

4)OUT包组分析(通过HD-USB12监控软件仅过滤出OUT包组数据),详见图13

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                                               (图13)
a、Index[16 - 18]:表示主机向设备地址0(DEV = 00)端点0(EP = 00,  最高位表示传输方向)发送Out指令后,发送数据Index[17](主机发出空回应所以Index[17]没有数据),设备收到数据后回应ACK;
b、Index[16]的内容,详见图14

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                                              (图14)
c、Index[17]的内容,详见图15

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                                                (图15)

5)SETUP包组分类,详见图16(直接从HD-USB12的数据包过滤功能截取)

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                       (图16)

6)SETUP包组分析(通过HD-USB12监控软件仅过滤出SETUP包组数据),详见图17

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                                                  (图17)
a、Index[23 - 25]:表示主机向设备地址0(DEV = 00)端点0(EP = 00, 最高位表示传输方向)发送SETUP指令后,发送数据Index[24],设备收到数据后回应ACK;
b、Index[23]的内容,详见图18

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                                                    (图18)
 c、Index[24]的内容,详见图19

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                                                        (图19)

以上数据包分析是根据现有特定设备捕获得到,并不完整涉及到所有事务包组,如IN+DATA+NAK、OUT+DATA+NAK、SETUP+DATA+NAK等等。

 

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